液压传动系统常见故障分析

穆海平

液压传动系统常见故障分析

穆海平

介绍了液压传动系统的组成及其优缺点，从4个方面对液压传动系统常见故障进行了分析。

液压系统；液压传动系统；故障分析

液压传动是利用封闭系统（如封闭的管路、元件、容器等）中的压力液体实现能量传递和转换的传动。其中的液体（一般情况下为矿物油）称为工作液体或工作介质，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。

1 液压传动系统的组成

一个完整的液压系统均包括以下5个基本组成部分。

1.1 液压动力元件

它是将原动机（电动机或内燃机等）所提供的机械能转变为工作液体的液压能的换能装置，通常称为液压泵。

1.2 液压执行元件

将液压泵所提供的工作液体的液压能，转变为机械能的换能装置，称为液压执行元件或称为液动机。作直线往复运动的液动机称为液压缸或油缸，作连续旋转运动的液动机则称为液压马达或油马达。

1.3 液压控制元件

是指通过对液体的压力、流量、方向的控制，以改变执行元件的运动速度、方向、作用力等的元件。这类元件也常用于实现系统和元件的过载保护、程序控制等。液压系统中的各种阀类元件就属于控制元件。

1.4 液压辅助元件

指上述3部分以外的其他元件，如油箱、滤油器、蓄能器、冷却器、管路、接头和密封等。辅助元件在液压系统中同样十分重要，许多故障往往出在这些元件上，因此不应忽视。1.5工作液体

它是液压系统中必不可少的部分，既是转换、传递能量的介质，也起着润滑运动零件和冷却传动系统的作用。

2 液压传动系统的优缺点

2.1 液压传动系统的优点

①由于一般采用油液作为传动介质，因此液压元件具有良好的自我润滑条件；工作液体可以用管道输送到任何位置，允许液压执行元件和液压泵保持一定的距离；液压传动能很方便地将原动机的旋转运动变为直线运动。这些特点十分适合各种工程机械、采矿设备的需要，其典型应用实例就是煤矿井下使用的单体液压支柱和液压支架。

②可以在运行过程中实现大范围的无级调速，其传动比可高达1∶1 000，且调速性能不受功率大小的限制。

③易于实现载荷控制、速度控制和方向控制，可以进行集中控制、遥控和实现自动控制。

④液压传动可以实现无间隙传动，因此传动平稳，操作省力，反应快，并能高速启动和频繁换向。

⑤液压元件都是标准化、系列化和通用化产品，便于设计、制造和推广应用。

2.2 液压传动系统的主要缺点

①在传动过程中，由于能量需要经过两次转换，存在压力损失、容积损失和机械摩擦损失，因此总效率通常仅为0.75～0.8左右。

②传动系统的工作性能和效率受温度变化的影响较大，一般的液压传动，在高温或低温环境下工作存在一定困难；

③液体具有一定的压缩性，配合表面也不可避免地有泄漏存在，因此液压传动无法保证严格的传动比。

④工作液体对污染很敏感，污染后的工作液体对液压元件的危害很大，因此液压系统的故障比较难查找，对操作、维修人员的技术水平有较高的要求。

⑤液压元件的制造精度、表面光洁度以及材料的材质和热处理要求都比较高，因而其成本较高。

3 液压传动系统常见故障及其产生的原因

液压传动系统中各种元件和辅件都可能产生故障，形式多种多样，这里仅介绍一部分最常见的故障及其产生的原因。

3.1 液压系统压力不足或完全无压力

产生这类故障的一些可能的具体原因及排除方法有以下几点。

首先应检查液压泵是否有流量。若无油液输出，则可能是液压泵的转向不对，零件磨损严重或损坏，吸油回路阻力过大（如滤油器被堵塞或油液黏度太大等）或漏气，致使泵不能排出油液。此外，电动机功率不足也可使泵输出的油液压力过低。如果液压泵有油液输出，则应检查各段回路的元件或管道，以便找出使油液短路或泄漏的部位。其中，溢流阀主阀芯或先导锥阀可能因脏物存在或锈蚀而卡死在开口位置，或因弹簧折断失去作用，或因阻尼小孔被脏物所堵等，都可能使液压泵输出的油液立即在低压下经溢流阀回油箱；在压力回路中的某些控制阀，由于污物或其他原因使阀芯卡住处于回油位置，使压力回路与低压回路短接。另外，也可能是管接头松动或处于压力回路中的某些阀的内泄漏严重，或者执行元件的密封损坏，产生严重内泄漏造成的。

3.2 工作机构速度不够或完全不动

发生这类故障的主要原因是液压泵输出流量不够或完全无流量输出；系统泄漏过多，进入执行元件的流量不足；溢流阀调定的压力过低，克服不了工作机构的负载阻力等。具体的可能原因如下。

①液压泵的转向不对或吸液量不足。吸油管路阻力过大，油箱的液面太低，吸油管漏气，油箱液面不通大气或液面压力低于大气压力，油液黏度太大或油温过低，电机转速过低，辅助泵供液不足等等，都会使液压泵的吸油量不足，造成输出流量不够。

②液压泵内泄漏严重。主要是零件磨损，密封间隙（尤其是平面间隙）变大，使压油腔与吸油腔连通短路。

③溢流阀或位于压力回路的其他控制阀的阀芯被脏物或锈蚀卡住在进、回液口的连通位置，使压力油流回低压回路。

④处于压力回路的管接头和各种阀的泄漏，特别是执行元件内的密封装置损坏，内泄严重。

3.3 噪声和振动

噪声和振动往往同时出现，不仅恶化劳动条件，而且振动会使管接头松脱甚至断裂。产生噪声和振动的主要原因是油液中混进较多的空气，或液压泵流量脉动较大或脉动频率接近元件或管路的固有频率，因而产生共振。此外，管道固定得不牢也易引起振动。这些故障的可能原因如下。

①若吸液管路中有气体存在，将导致产生严重的噪声和振动。一方面的原因可能是泵的吸液高度太大，吸油管路太细而阻力大，泵的转速太高，油箱不通大气或液面压力太低，或补油泵供液不足，油液黏度大或吸油滤油器堵塞等等，使液压泵吸液腔吸不满油液，造成局部真空，使溶解在油液中的空气分离出来，产生气蚀而引起噪声；另一方面，可能是吸油管密封不严，油箱液面太低，吸油滤网部分外露，以致液压泵在吸油的同时吸入大量空气并进入系统。

②泵和马达的质量不好。如困油现象未能很好消除﹑柱塞或叶片卡死等，都将引起振动和噪声。

③其他原因。如电机与液压泵安装不同心或联轴器松动，也会引起泵的振动；管子细长﹑弯头较多又未一一固定，管路中流速太高，也都会引起管道振动。

3.4 油温过高

油温过高，可能有以下一些原因。

①泄漏比较严重。液压泵压力调得过高，运动零件磨损使密封间隙增大，密封元件损坏，所用油液黏度过低等，都会使泄漏增加。

②系统无卸荷回路，当不需要压力油时，大量高压油液仍长时间不必要地经溢流阀溢流。

③错用了黏度太大的油液，引起液压损失过大。

④散热不良。油箱储油量太少，使油液循环太快；周围环境气温高、空气流通不畅等，都是导致散热不良的原因。

除了以上这些常见的故障外，仍需特别指出的是，液压传动系统在使用中发现的故障，据统计有70%～80%是由于油液污染所引起的。污染的油液危及众多液压元件正常工作：使滑动零件严重磨损，泄漏增大，效率降低，油温升高；造成运动零件憋卡，不能动作；使节流小孔堵塞，造成控制元件动作失灵等等。所以，控制油液污染应当受到重视。原煤炭工业部颁发过《综采设备油脂管理细则》，许多局矿还制订了相应的管理制度，取得了一定效果，但是对于井下液压设备，油液的污染仍然是一个严重问题，有待进一步解决。

Analysis on Common Fault of Hydraulic Drive System

Mu Haiping

The article introduces the composition and the advantages and disadvantages of hydraulic drive system,analyses common faults of the hydraulic drive system from four aspects.

hydraulic system;hydraulic transmission system;fault analysis

TH137.9

B

1000-4866（2012）01-0033-02

穆海平，女，1973年10月出生，现在大同煤矿集团公司四台矿工作，助理工程师。

2012-01-19

2012-01-31